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MEMS电磁执行器CoNi MnP永磁体阵列的制备

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微纳电子技术 2003年第7期40卷 385-387页

作者：张博军赵湛陈绍凤中科院电子学研究所传感技术国家重点实验室北京100080

永磁材料在微电子机械系统 (MEMS)器件中具有重要的应用价值 ,例如微型开关、微型继电器以及微泵、微阀中作电磁执行器等。本文介绍了CoNiMnP永磁体阵列的制备技术 ,给出了工艺制备的实验条件 ,并利用SEM分析了阵列的表面形貌 ,电子能... 详细信息

永磁材料在微电子机械系统 (MEMS)器件中具有重要的应用价值 ,例如微型开关、微型继电器以及微泵、微阀中作电磁执行器等。本文介绍了CoNiMnP永磁体阵列的制备技术 ,给出了工艺制备的实验条件 ,并利用SEM分析了阵列的表面形貌 ,电子能谱分析了永磁材料组分。实验结果表明 ,得到了很好的CoNiMnP永磁体阵列结构 ,具有较高的矫顽磁力的材料组分比例 :Co 85 %、Ni14 %。

关键词： MEMS 微电子机械系统电磁执行器 CoNiMnP 永磁体阵列电铸制备技术

电织针永磁阵列内的静磁场分布及结构刚度分析

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电机与控制学报 2013年第3期17卷 84-91页

作者：范良志武汉纺织大学机械工程与自动化学院湖北武汉430073

针对电织针永磁阵列由于磁体间吸合力不平衡引发的结构刚度问题,重点研究了电织针永磁阵列内的静磁场分布状况,推导了每列永磁体薄片所承受的不平衡吸合力的表达式,给出了永磁体的挠曲变形。分析结果表明,永磁体占空比α主要影响到气隙... 详细信息

针对电织针永磁阵列由于磁体间吸合力不平衡引发的结构刚度问题,重点研究了电织针永磁阵列内的静磁场分布状况,推导了每列永磁体薄片所承受的不平衡吸合力的表达式,给出了永磁体的挠曲变形。分析结果表明,永磁体占空比α主要影响到气隙磁场的谐波分量的多少;永磁体厚度系数β和气隙厚度系数γ主要影响气隙磁场的大小;织针片数n在大于10的情况下,对气隙磁场以及永磁体最大不平衡力没有显著性影响。为提高电织针设计中的永磁阵列结构刚度,应尽可能缩短永磁体薄片的长度,增大永磁体的厚度,永磁阵列几何参数选择α在0.6～0.9之间,β在0.07～0.1之间,γ在0.5左右。

关键词：直线电机电织针永磁体阵列静磁场结构刚度

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穿墙套管固定法兰涡流损耗分析及优化研究

电瓷避雷器 2020年第1期 204-208页

作者：付启明易鹭曲德宇王富立严柏平赖来利广州供电局变电管理二所广州510000 广东工业大学广州510006

针对现有变电站穿墙套管固定法兰存在的涡流损耗大、温升明显的问题。对这种结构进行了优化,提出了在传统结构上开槽和设置永磁体整列的方案。对比分析利用该方法的改进结构和传统结构二者相同位置的损耗,得出改进结构能有效抑制其内部... 详细信息

针对现有变电站穿墙套管固定法兰存在的涡流损耗大、温升明显的问题。对这种结构进行了优化,提出了在传统结构上开槽和设置永磁体整列的方案。对比分析利用该方法的改进结构和传统结构二者相同位置的损耗,得出改进结构能有效抑制其内部的涡流损耗。进而研究改进结构上槽体数量和设置不同的永磁体阵列对其内部磁感应强度的抑制效果,最终得出槽体为4并且设置永磁体阵列的法兰结构为最优方案。

关键词：法兰涡流损耗开槽永磁体阵列

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基于旋转永磁体的低频机械天线研究

基于旋转永磁体的低频机械天线研究

作者：弋秋平西安电子科技大学

学位级别：硕士

低频电磁波具有超强的抗干扰能力和穿透性能,能够广泛应用于水下对潜通信、地下探测预警、空间远距离传输等领域。传统低频发射天线系统的结构尺寸受到频率的限制,使得其效率极低,无法满足实际需求。利用永磁体的机械运动来产生电磁辐... 详细信息

低频电磁波具有超强的抗干扰能力和穿透性能,能够广泛应用于水下对潜通信、地下探测预警、空间远距离传输等领域。传统低频发射天线系统的结构尺寸受到频率的限制,使得其效率极低,无法满足实际需求。利用永磁体的机械运动来产生电磁辐射的低频机械天线直接将机械能转化为电磁能,突破了天线尺寸对频率的限制,很好地克服了这一问题。然而,当前对于机械天线的结构设计与电磁性能提高等方面的研究都还存在一定的缺陷和不足,因此,本文对机械天线的辐射单元、阵列结构及其调制方法展开了分析与设计,并进行了样机研制与实验验证等工作。具体研究内容如下:1.基于旋转永磁体的机械天线及其阵列电磁特性分析。首先,基于机械天线的辐射机理,选择性能最优的钕铁硼永磁体作为辐射单元。然后,分析了旋转永磁体式机械天线辐射单元模型的时域特性、频域特性、空间磁场分布、辐射单元的参数对电磁性能的影响等基本电磁特性。最后,为了提高机械天线的近区磁场特性,提出了二元天线阵列、旋转直线型海尔贝克阵列、旋转方形阵列这三种低频天线阵列。利用仿真计算,得到了三种阵列结构的基本电磁特性。结果表明,旋转方形阵列结构在保证相同的磁体体积的前提下,具有最强的近区磁场,比单个旋转永磁体的磁场提高了27.4%。2.机械天线样机研制和基本电磁特性验证。为了对提出的机械天线阵列结构的基本电磁特性进行验证,根据前面的设计对整个测试系统的发射天线和接收天线进行了样机制作,并搭建了用于测量机械天线近场基本电磁特性的测试系统,利用搭建的近场测试系统对机械天线的基本电磁特性进行了实验验证。实验结果表明,设计的机械天线阵列能够发射出时变电磁波信号,同时其电磁特性和仿真分析的结果趋于一致,验证了所提阵列天线模型的正确性。3.基于信号调制的机械天线设计。为了对机械天线的性能进一步优化,首先根据通信信号频率调制方法的基本原理及机械天线的辐射机理,提出了机械天线的频率调制方法,仿真分析了通信信号调制前后的变化。然后,提出了一种基于电磁阻调制的幅度调制方法,通过分析这种幅度调制方法的机理,确定了影响调制效果的因素,并设计了对应的幅度调制装置。最后,对设计的幅度调制装置进行了原理样机制作及实验验证。实验测试结果一方面验证了仿真模型的正确性,另一方面也验证了本文所设计的幅度调制装置的有效性。

关键词：低频电磁波机械天线永磁体阵列电磁分析信号调制

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抗磁性物质磁悬浮可行性分析及实现

大学物理 2009年第12期28卷 48-49页

作者：刘畅张锐王胤灏严瑞郑圣王锦辉上海交通大学物理系上海200240

从理论和实验上说明石墨、铜等抗磁性的"非磁"物质在磁场中也受到磁场的作用力.实验中尝试了各种不同类型的永磁体序列,并利用4块一组的永磁铁序列产生梯度场,使磁铁表面上方产生可供抗磁性物质悬浮的稳定区域,成功实现了石墨的悬浮.此... 详细信息

从理论和实验上说明石墨、铜等抗磁性的"非磁"物质在磁场中也受到磁场的作用力.实验中尝试了各种不同类型的永磁体序列,并利用4块一组的永磁铁序列产生梯度场,使磁铁表面上方产生可供抗磁性物质悬浮的稳定区域,成功实现了石墨的悬浮.此外,还利用顺磁性溶液及电磁铁实现了氧化铝和硅的悬浮.

关键词：抗磁质磁悬浮永磁体阵列稳定悬浮

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基于等效磁荷法的磁悬浮隔振器结构设计

基于等效磁荷法的磁悬浮隔振器结构设计

作者：刘琪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

磁悬浮隔振器利用磁场之间的相互作用力支撑被隔振对象,从而减小地面振动对被隔振对象的干扰,因此磁悬浮隔振器在光刻机系统、精密加工与测量、光学镜片的加工与装配等行业具有很大的实用价值,近年来受到了广泛的关注与研究。本课题提... 详细信息

磁悬浮隔振器利用磁场之间的相互作用力支撑被隔振对象,从而减小地面振动对被隔振对象的干扰,因此磁悬浮隔振器在光刻机系统、精密加工与测量、光学镜片的加工与装配等行业具有很大的实用价值,近年来受到了广泛的关注与研究。本课题提出了一种改进型解析模型,可以作为磁悬浮隔振器的设计工具,保证设计质量的同时缩短设计周期。本课题基于改进型解析模型设计了一种低刚度、大承载的十字交叉型磁悬浮隔振器,使被隔振物体处于无机械接触的悬浮状态,从而减小地面扰动的影响。本课题主要完成了以下工作:首先,进行了磁场解析模型的改进。针对基于等效磁荷法的传统解析模型建模精度有限的缺点,考虑了永磁体的相对磁导率的影响,分析了外界磁场强度对求解永磁体间相互作用力的影响,提出了基于等效磁荷法的改进型解析模型。其次,基于改进型解析模型进行了磁悬浮隔振器设计。通过比较双层动子式永磁体阵列、单层动子式永磁体阵列、含有Halbach结构的永磁体阵列等结构的阵列的刚度、承载力密度等特性,提出了特性最优的单层动子式Halbach永磁体阵列。确定了结构后,将隔振器的刚度、承载力密度等特性作为优化目标,使用遗传算法对磁悬浮隔振器尺寸进行优化。再次,分析了磁悬浮隔振器系统中影响隔振器性能的因素。系统中存在机械误差和测量误差,其中永磁体和支撑框架的加工误差、永磁体的磁化误差和永磁体和支撑框架的装配误差会对隔振器的隔振器性能产生较大的影响。因此在处理实验数据时,需要考虑这些误差的影响,根据磁悬浮隔振器样机的实际尺寸重新建立改进型解析模型和有限元仿真模型。最后,进行了磁悬浮隔振器样机性能验证实验。用样机搭建了磁悬浮隔振器承载力特性测量实验系统,通过实验验证了隔振器的承载力为1065.80 N、垂向刚度为702.84 N/mm均符合设计目标的要求,隔振器可以有效的减小地面振动的影响。实验测量值与考虑了误差的有限元仿真之间相差1.32%,能够较好吻合。考虑了误差的改进型解析解与有限元仿真相差0.06%,考虑了误差的传统解析解与有限元仿真相差11.12%,证明了改进型解析模型有效的提高了建模精度。

关键词：磁悬浮隔振器低刚度永磁体阵列解析模型等效磁荷法

基于Halbach结构的永磁电动悬浮技术研究

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基于Halbach结构的永磁电动悬浮技术研究

作者：成玉卫国防科学技术大学

学位级别：硕士

在超高速运动领域,常规实验手段的弊端越来越凸显,电动悬浮由于其悬浮动态自稳特性,使得其在此领域具有得天独厚的优势和广阔的应用前景。论文以基于Halbach永磁电动悬浮的高速电动悬浮火箭撬滑轨系统为研究内容,在对Halbach永磁电动... 详细信息

在超高速运动领域,常规实验手段的弊端越来越凸显,电动悬浮由于其悬浮动态自稳特性,使得其在此领域具有得天独厚的优势和广阔的应用前景。论文以基于Halbach永磁电动悬浮的高速电动悬浮火箭撬滑轨系统为研究内容,在对Halbach永磁电动悬浮的基本原理、磁体优化和稳定性分析的基础上构建了一个电动悬浮实验装置,论文主要完成了以下工作: 1.采用简化形式的磁场分布和线圈轨道形式,本文对Halbach永磁电动悬浮系统基本原理进行了分析,重点讨论了非理想磁场分布对系统浮阻力、浮重比等特性的影响。 2.为了使磁体的利用率达到最大,需要对电动悬浮的永磁体进行结构优化。以浮重比为指标,本文对Halbach结构永磁阵列的几何尺寸进行了优化设计,这是Halbach结构永磁电动悬浮系统设计的一个必要步骤。 3.动态稳定性对电动悬浮系统的设计是十分关键的,本文对其欠阻尼特性进行了探讨,并在此基础上提出了两种主动阻尼引入机制。 4.在理论分析和仿真比较的基础上构建了一个基于金属转盘轨道的Halbach永磁电动悬浮实验平台,并进行了相关静、动态实验,对永磁电动悬浮系统的基本特性进行了验证。通过对永磁电动悬浮系统进行理论和实验分析表明,永磁电动悬浮技术在高速运动领域具有较好的实用性,但一定的主动阻尼措施对系统的动态特性是十分必要的,还需要进一步进行理论和实验验证。

关键词： Halbach 永磁体阵列电动悬浮稳定性分析结构优化阻尼

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游标磁尺的设计与实现

现代电子技术 2009年第12期32卷 165-168页

作者：张俊杰林游曹大平武汉大学物理科学与技术学院湖北武汉430072

位置测量在现代传感与控制领域有着越来越重要的作用。在此采用永磁体阵列和开关型霍尔元件定位位置信息,创新性地提出位置匹配算法思想,利用该思想并借助于PIC单片机,将其位置信息处理为实际测量位置值,并送PC机上显示。测试结果表明,... 详细信息

位置测量在现代传感与控制领域有着越来越重要的作用。在此采用永磁体阵列和开关型霍尔元件定位位置信息,创新性地提出位置匹配算法思想,利用该思想并借助于PIC单片机,将其位置信息处理为实际测量位置值,并送PC机上显示。测试结果表明,磁尺读数与参考直尺测量值误差小。游标磁尺采用非接触测量,运用位置匹配序列得到测量结果,因此它具有可靠性高、寿命长、响应速度快、抗恶劣环境等优点,这对在现代传感与控制领域的位置测量有着很重要的参考价值。

关键词：永磁体阵列霍尔元件 PIC单片机 Visual Basic MSComm控件

直线发电机Halbach充磁结构的改进研究

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吉林大学学报（信息科学版） 2023年第1期41卷 43-49页

作者：付光杰刘冰东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

为改善传统Halbach充磁结构在直线发电机的非气隙侧产生漏磁,导致主磁通含量降低、功率密度变小和带负荷能力下降的问题,提出了在传统的Halbach充磁结构上进行改进,用于改善直线发电机的磁场分布。首先对传统矩形永磁体结构形状进行了改... 详细信息

为改善传统Halbach充磁结构在直线发电机的非气隙侧产生漏磁,导致主磁通含量降低、功率密度变小和带负荷能力下降的问题,提出了在传统的Halbach充磁结构上进行改进,用于改善直线发电机的磁场分布。首先对传统矩形永磁体结构形状进行了改变,提出了梯形、T字形和U字形的Halbach充磁结构的变体,通过分析在不同尺寸下的磁通密度基波含量,从而找到各个变体的最佳设计尺寸。仿真结果表明,U字型Halbach充磁结构比其他几种结构对改善非气隙侧的漏磁作用更加明显,输出功率和效率均得到了提高。

关键词：直线发电机 Halbach充磁永磁体阵列单边聚磁能力